CN107938676A - 一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及桩基施工技术，特别涉及一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，包括以下步骤：超前钻探→施工准备→埋设护筒→泥浆池和沉淀池的设置→钻机就位安装→钻孔作业→钻孔充填→清孔→钢筋笼的制作和安装→水下混凝土灌注→桩头凿除→桩基的检测，利用冲击钻机带动冲锤，利用冲锤的冲击力穿透各种土层或击碎各种岩层，有效地提高了工作效率；在冲击成孔穿越填充型溶洞过程中；先采用袋装黏土回填，低锤轻击将其挤入溶洞，提高孔壁围岩稳定性，降低坍孔风险；后采取片石和袋装水泥回填，高锤重击其挤入溶洞，进一步提升孔壁稳定性；该施工方法提高了桩基的成孔质量、孔壁稳定性、施工作业效率，有效的降低了坍孔、卡钻、埋钻、漏浆等风险。

Description

一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法

技术领域

本发明涉及桩基施工技术，特别涉及一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法。

背景技术

岩溶地区的地貌特征多数呈现大面积的丛峰山区和少量的山间盆地，山多地少的现实导致城镇建设基本上都是建筑在岩溶盆地之上。这些岩溶盆地的地下，由于地壳运动及地下水的溶蚀作用，往往形成与盆地长轴方向一致，面积不等，由溶洞溶隙组成的岩溶发育带。在岩溶发育带的区域内地面塌陷频发，勘查钻探时气压上冲或吸钻现象较为常见，基桩施工过程中打穿溶洞的情况经常发生。因此，由地基不稳导致建筑在岩溶发育带上的地面工程面临随时垮塌的威胁。

喀斯特地质条件下，溶洞的位置、形状、大小与填充度具有不确定性，给施工带来了不确定性，喀斯特地质条件下的桩基施工，常规回填法工序复杂，交叉作业较多，成孔质量隐患大，还易发生坍孔、偏位、混凝土跑料等问题。

目前，人们对治理岩溶塌陷及基桩施工常用的方法就是往溶洞内充填，这种无底洞式的充填，不仅浪费大量的人力、物力，而且效果不佳，因为地下溶蚀带的形态结构复杂，更为重要的是，随意往溶洞内进行充填，地下暗河系统的部分通道将被堵塞，地下应力场的平衡被打破，随着地下水位的变化，充填处及相邻区域必然产生巨大的张力或吸力，最终导致新的地基不稳。

近年来也研发出了多种溶洞的桩基施工方法，比如中国专利申请号为201610779544.1（公布号：CN 106284314A，公布日2017.01.04）的“一种喀斯特地貌旋挖成孔灌注桩施工方法”，它包括如下步骤：施工准备→桩位放样→埋设外层钢护筒→下沉外层钢护筒→清孔→制作并安装钢筋笼→安装灌注支架、导管及储料斗，并进行砼灌注→待灌注桩成桩后，采用夹桩器或振动锤将外层钢护筒拔出→桩基检测，并按照步骤3到步骤9继续施工剩下的灌注桩，直至完工。此设计由于在遇到钻孔和孔回填时会遇到不同土层，每层土层又具有不同的土质，直接用岩心筒钻、截齿入岩钻头或者岩心筒不停的钻进，这种工艺钻进虽然速度快、功效高，但是遇到松软土层不控制速率容易塌孔，碰撞孔壁致使桩孔扩展、变形，还会出现卡钻、埋钻的情况；另外针对不同土质的钻孔埋入护筒后的混凝土回填，不注意混凝土回填时间和回填浓度的的变化，以及护筒露出的高度容易致使护筒上浮，还容易导致导管接口渗漏，使泥浆进入导管，在混凝土内形成夹层，造成桩基断裂，而后更出现返修，浪费人力物力财力，出现意外事故等。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，不仅能提高桩基的成孔质量、孔壁稳定性、施工作业效率与经济适用性，还能有效的降低坍孔、卡钻、埋钻、漏浆等风险。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：

一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，包括以下步骤：

步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；钻孔入岩深度≥3d+0.5m，d为桩径，且不小于5m，必须进入连续完整微风化灰岩不小于5.0米，如微风化灰岩层内有溶洞，需钻入溶洞下完整岩层5.0米；

步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；施工准备还要包括技术准备和机械设备及材料准备，技术准备为工图纸、相关技术规范、记录表格、报审表格、作业卡等，编制详细的专项施工方案和施工进度计划，材料进场，搭建临时设施和安装、调试设备；

步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径0.5m~1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.0m~2.0m，当钻孔内有承压水时，高于稳定后的承压水位2.0m以上；埋设护筒要针对不同图层埋设不同的高度，例如对于不透水地层埋设深度宜为护筒外径的1.0~1.5倍，对于砂土和粉土等透水地层埋设深度也为护筒外径的1.0~1.5倍，但宜用不透水土换填至护筒刃脚下不小于0.5m。

步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻几个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，为了减少对周围环境的污染，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运，防止泥浆溢流污染周围环境，防止排入河流污染河道水源；

步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差小于或等于20mm，确保钻孔桩垂直度误差≤1%；

步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备是否状态良好，以及水、电管路是否畅通，还要保障钻孔过程中穿越溶洞期间泥浆的及时补充；

钻孔过程中时刻注意土层变化，在土层变化处捞取渣样，根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数，做好记录且与设计数据比对。

当开始钻孔时采取低锤快打方式，因为开始冲孔的土质较松软，使孔口孔壁逐渐挤压密实，但不得冲击过猛，以免产生塌孔现象的发生，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定，不得摇晃，以免碰撞孔壁，致使桩孔扩展、变形，甚至塌乱；当钻孔进入岩层后，为了减少阻力和粘锤，将泥浆的密度将至1.2左右，如果孔内岩层为断层，同一平面软硬差别较大，或是倾斜面时，采取低锤慢打，冲击不可过猛过急，以免造成偏孔或歪斜；根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高以上1m~1.5m时，换成0.5m~1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿，为使孔壁圆滑，避免卡钻，在冲击穿过溶洞顶板时，要反复提升冲锤，在顶板范围内上下慢放轻提，冲锤如无明显受阻，说明顶板已成孔且圆滑垂直；发生泥浆面下降、孔内水位变化较大、泥浆稠度、颜色发生变化或钻进速度明显加快又无偏孔现象时，表明已砸穿溶洞顶板；

步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m~3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m~2.5m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，在冲填过程中，若冲锤进尺过快或忽快忽慢，说明溶洞内桩壁四周回填料挤密程度还未达到要求，则继续按比例抛入片石和袋装水泥，继续高锤重击，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待充填物到设计指定强度后再转入正常钻进；

步骤8、清孔：清孔时保持孔内泥浆面高出地下水位1.5m~2.0m，检查泥浆的比重，并检查桩孔的孔径孔深和垂直度，以及测试孔底沉渣的厚度，防止坍孔、缩孔；清孔工序要在钻孔深度达到设计要求后立即进行，以免间隔时间过长，沉渣沉淀，造成清孔困难；

步骤9、钢筋笼的制作和安装：钢筋笼由顶到底分段制作，制作好后由吊机提入孔内，吊机吊起钢筋笼后，检查钢筋笼的垂直度和外型轮廓，平稳垂直放入孔内，入孔后牢固定位，设置防浮钢管支撑，并与护筒联结；

步骤10、水下混凝土灌注：在水下混凝土灌筑过程中，每根桩做砼抗压试件，并经常检测其坍落度，使之符合规范要求，灌注前先安装导管，放入孔内，导管下口离孔底25～40cm，上口与储料斗相连，导管安装好后，探测孔底沉渣厚度，根据沉渣厚度进行再次清孔处理，

灌注时，首批混凝土的灌注使导管埋入深度不小于1m，在灌注过程中要经常探测孔内混凝土的标高，及时拆除导管并调整埋管深度，埋管深度为2~6m，根据混凝土灌注的高度与钢筋笼之间的距离来调整导管的埋入深度和灌注速度，水下混凝土灌筑完并在水下混凝土强度达到2.5MP后，方可拆除护筒；

步骤11、桩头凿除：凿除桩头至少80cm；

步骤12、桩基的检测：桩基达到80%的设计强度后，对桩进行无损伤检测。

进一步限定，所述护筒采用厚度为10mm的钢板制作，护筒的内径比桩径大200mm～400mm。

进一步限定，造浆用的黏土塑性指数应大于15，小于0.05mm的粘粒含量大于50%，制备的泥浆(3)满足下述要求：

黏土、岩层为1.0～1.25，软土、砂层为1.2～1.6；

粘度：黏土、岩层为16～22s，软土、砂层为19～28s；

含砂率：小于4%；

胶体率：不小于95%；

PH值：大于6.5；

进一步限定，在钻孔作业钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待填充物达到规定强度后再转入正常钻进作业的这个过程期间，保持正常泥浆循环，保持泥浆水头高度，并在正常钻进前逐步将泥浆性能指标调整到正常范围，在遇到故障停止钻进时在孔口加盖防护，且把钻机的砖头提出孔道；在钻机过程中随时补充损耗和漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆浓度，且高出低下水位至少1.0m，防止发生坍孔、缩孔等质量事故；当钻孔距离设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度并核实地质资料，防止超钻，判定是否进入要求的持力层；当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，进行下步工序。

进一步限定，钻孔的误差为，平面位置：任何方向在50mm内；

倾斜度：1/100的桩长；

沉淀厚度：小于端承桩高度5cm。

进一步限定，所述钢筋笼采用2m一道加强箍加强的结构设计，钢筋笼在入孔前，在骨架外侧焊接保护层钢筋。

进一步限定，所述钻孔桩水下混凝土灌筑时在设计桩顶上多灌筑1.0m，其成桩质量严格按照下表进行质量检查，

钻孔桩成桩质量检查表

序号	项 目	允许偏差或规定值	附 注
				1.	混凝土抗压强度	不低于设计强度30Mp	无断层及严重夹层
2.	孔的中心位置	≯5cm	经纬仪查纵、横方向
				3.	孔 径	不小于设计桩径C30
4.	倾 斜 度	<1%H
				5.	钢筋骨架底标高	±50mm
6	地 质 情 况	与地质钻探资料基本符合

进一步限定，所述水下混凝土材料的粗骨料选用卵石或者碎石，采用碎石材料时增加含砂率，其碎石粒径小于或等于35mm，细骨料采用中粗砂，水泥采用42.5粉煤灰水泥，水灰比为0.5~0.6，坍落度为18cm～22cm。

本发明的实施技术效果：1、本发明区别于现有技术的钻孔充填技术，采用超前钻地质勘察技术，能对桩基施工区域的溶洞位置、标高、大小、填充类型等进行了解和预判；

2、采用常规冲击钻机，不需新增其它机械设备，机手对机械操作熟练，易于控制；

3、本发明充填溶洞所采用的主要材料黏土、片石可就地取材，费用较低；

4、在冲击成孔穿越填充型溶洞过程中，将黏土袋装后投入桩底，增加了黏土挤压入溶洞的效率，同时，编织袋纤维与黏土一同挤入溶洞也加强了回填物的整体性；

5、在冲击成孔穿越填充型溶洞过程中，采用袋装水泥整包回填，使水泥能有效下沉至溶洞位置；

6、本发明在冲击成孔穿越填充型溶洞过程中，采用了两阶段回填挤密的加固方法；首先，采用片石和编织袋袋装黏土回填，低锤轻击将片石、黏土、编织袋纤维等挤入溶洞，作为“初衬”；随后，采取片石和袋装水泥回填，高锤重击将片石和水泥挤入溶洞，作为“二衬”；通过两阶段挤密加固，大大增强了溶洞区间桩周护壁的整体性和抗冲击能力，克服了全填充型溶洞桩基成孔过程中易塌孔及水下砼浇筑时因护壁强度不足而易跑料的问题；

7、本发明采用机械成孔反复冲击回填法施工技术，大大提高了成桩质量和成桩速度，能大幅的缩短施工作业工期，降低施工管理成本，节约桩基施工人、机、材的整体使用量，具有很大的经济效益；

8、反复冲击回填法穿越充填型溶洞桩基施工方法通过冲锤将回填片石、黏土、水泥等回填物挤压进溶洞内来填充溶洞和加固护壁，克服了溶洞内桩基塌孔、孔位偏移及水下混凝土浇筑时易跑料等问题，且操作简单、易于控制，总造价经济，社会效益显著。

附图说明

图1为一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法的施工工艺流程图；

图2为填充溶洞冲击成孔施工示意图；

图3为Φ1800~Φ2200直径的桩基超前钻孔布示意图；

图4为Φ1500~Φ1800直径的桩基超前钻孔布示意图；

图5为Φ1000~Φ1500直径的桩基超前钻孔布示意图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明。

如图1、图2、图3所示的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，包括以下步骤：

步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；Φ1000以下桩超前钻布孔1个，Φ1000~Φ1500桩超前钻布孔2个，Φ1500~Φ1800桩超前钻布孔3个，Φ1800~Φ2200桩超前钻布孔4个；

步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；

步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.5m；

步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻4个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运；

步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上；

步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备的状态良好，以及水、电管路畅通，及时补充钻孔过程中穿越溶洞期间的泥浆；

钻孔过程中，绘制孔位处的地质剖面图，挂在钻台上，以供针对根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数，并且，时刻注意土层变化，在土层变化处均捞取渣样，以判断土层，并与设计地层作核对和记录；

当开始钻孔时采取低锤快打方式，使孔口孔壁逐渐挤压密实，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定；当钻孔进入岩层后，根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高1m~1.5m以上时，换成0.5m~1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿；

步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m~3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m~2.5m m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待充填物到设计指定强度后再转入正常钻进；

步骤8、清孔：清孔时保持孔内泥浆面高出地下水位1.5m到2.0m，检查泥浆的比重，并检查桩孔的孔径孔深和垂直度，以及测试孔底沉渣的厚度；清孔采用换浆法，在钻孔成孔后和安装钢筋笼后都要进行清孔，特别在安装钢筋笼后、灌注混凝土前，检查沉淀厚度，在满足桩径Φ1.6m以上桩>300mm，桩径Φ1.6m以下桩>500mm时，应当进行第二次清孔；

对于钻孔作业中的异常情况处理，如发生弯孔，一般可将钻机的钻头，提起到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直；发生卡钻时，不宜强提。应查明原因和钻头位置，采取晃动大绳、采用小钻头冲击以及其他措施，使钻头松动后再提起；发生掉钻时，应查明情况尽快处理。严禁人员进入没有护壁桶或其他防护设施的孔桩内。必须进入有防护设施的孔桩时，应确认孔桩内无有害气体和备齐防毒、防溺、防埋等保证安全措施后，方可进入，并设专人负责现场指挥；对于钻孔过程中遇到孤石、夹层等特殊地质情况时，要求放慢钻进速度，并延长钻孔时间，逐步钻进通过孤石或夹层；因故停钻时，应将钻头提出孔外，不要将钻头放于孔内休息或过夜。如中间遇阻则钻孔有缩径或孔斜现象，必须采取措施消除钻孔中发生弯孔和缩孔。要将钻机的钻头，提起到偏斜处进行反复扫孔，直到钻孔正直。

步骤9、钢筋笼的制作和安装：钢筋笼由顶到底分段制作，制作好后由吊机提入孔内，吊机吊起钢筋笼后，钢筋笼采用分段吊装方式进行两点起吊，第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间，且检查钢筋笼的垂直度和外型轮廓，吊放钢筋笼入孔时应对准孔径，钢筋笼入孔时，动作要轻缓，对准孔中心，防止碰撞孔壁，造成塌孔将泥土杂物带入孔中；保持垂直，轻放、慢放入孔，入孔后应徐徐下放，不宜左右旋转，严禁摆动碰撞孔壁，严禁高提猛落和强制下放；下至最后一根加强筋断面时，用两根钢管平等对穿其中，压在孔口两侧枕木上，再将第二节钢筋笼吊起使其中心与第一节钢筋笼中心及桩孔中心重合，两钢筋笼主筋接头对正，保证钢筋笼焊接后上下段的轴线在一条直线上，不得出现转折，平稳垂直放入孔内，入孔后牢固定位，设置防浮钢管支撑，并与护筒联结；

步骤10、水下混凝土灌注：在水下混凝土灌筑过程中，每根桩做砼抗压试件，并经常检测其坍落度，使之符合规范要求，灌注前先安装导管，放入孔内，导管下口离孔底25～40cm，上口与储料斗相连，导管安装好后，探测孔底沉渣厚度，根据沉渣厚度进行再次清孔处理，

灌注时，首批混凝土的灌注使导管埋入深度不小于1m，在灌注过程中要经常探测孔内混凝土的标高，及时拆除导管并调整埋管深度，埋管深度为2~6m，根据混凝土灌注的高度与钢筋笼之间的距离来调整导管的埋入深度和灌注速度，水下混凝土灌筑完并在水下混凝土强度达到2.5MP后，方可拆除护筒；

步骤11、桩头凿除：凿除桩头至少80cm；

步骤12、桩基的检测：桩基达到80%的设计强度后，对桩进行无损伤检测。

所述护筒采用厚度为10mm的钢板制作，护筒的内径比桩径大300mm。

造浆用的黏土塑性指数应大于15，小于0.05mm的粘粒含量大于50%，制备的泥浆满足下述要求：

黏土、岩层为1.25，软土、砂层为1.6；

粘度：黏土、岩层为22s，软土、砂层为28s；

含砂率：小于4%；

胶体率：不小于95%；

PH值：大于6.5；

在钻孔作业钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待填充物达到规定强度后再转入正常钻进作业的这个过程期间，保持正常泥浆循环，保持泥浆水头高度，并在正常钻进前逐步将泥浆性能指标调整到正常范围，在遇到故障停止钻进时在孔口加盖防护，且把钻机的砖头提出孔道；在钻机过程中随时补充损耗和漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆浓度，且高出低下水位至少1.0m；当钻孔距离设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度并核实地质资料，判定是否进入要求的持力层；当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，进行下步工序。

钻孔的误差为，平面位置：任何方向在50mm内；

倾斜度：1/100的桩长；

沉淀厚度：小于端承桩高度5cm。

钢筋笼主筋接头应互相错开，钢筋连接方式采用单面搭焊接且接头百分率不大于50％，桩身主筋与加劲箍筋务必焊牢，主筋与箍筋联结处宜点焊，若主筋较多时，可交错点焊或绑扎，钢筋笼成型后，需在钢筋笼外围每隔2m设计一道加强箍，钢筋笼中心与桩孔中心偏差不大于±10cm，钢筋笼在入孔前，在骨架外侧焊接保护层钢筋。

所述钻孔桩水下混凝土灌筑时在设计桩顶上多灌筑1.0m，其成桩质量严格按照下表进行质量检查，

钻孔桩成桩质量检查表

序号	项 目	允许偏差或规定值	附 注
				1.	混凝土抗压强度	不低于设计强度30Mp	无断层及严重夹层
2.	孔的中心位置	≯5cm	经纬仪查纵、横方向
				3.	孔 径	不小于设计桩径C30
4.	倾 斜 度	<1%H
				5.	钢筋骨架底标高	±50mm
6	地 质 情 况	与地质钻探资料基本符合

所述水下混凝土材料的粗骨料选用卵石或者碎石，采用碎石材料时增加含砂率，其碎石粒径小于或等于35mm，细骨料采用中粗砂，水泥采用42.5粉煤灰水泥，水灰比为0.5~0.6，坍落度为18cm～22cm。

以上对本发明提供的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法进行了详细介绍。具体实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (8)

1.一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特征是，包括以下步骤：

步骤1、超前钻探：对地勘揭露溶洞发育的区域，桩基施工前进行超前钻探并查明基岩性状，要求对钻孔穿过各层岩土的地质时代、层号、层底标高、分层厚度、地层性状、岩样的强度、是否有溶洞、溶洞尺寸、溶洞顶板厚度、顶板破碎程度进行详细描述，并依据所测地质情况绘制钻孔柱状图、桩位区溶洞分布详图以及与设计、地勘共同确认的钻孔平面图，当桩孔与地质勘探孔重合时，利用地质勘探孔作超前钻孔；

步骤2、施工准备：绘制桩位分布位置图，直接从控制点测设桩位，确定所要施工桩位的深度和桩径，并及时做好护桩和整平加固桩机作业平台；

步骤3、埋设护筒：将每个护筒埋到相应的桩位上，护筒的中心与桩位的中心重合，护筒四周用黏土回填并捣实，以确保护筒的稳定，回填直径超过护筒直径0.5m～1.0m，护筒填埋的高度高出地面0.3m或者高出水面1.0m～2.0m；

步骤4、泥浆池和沉淀池的设置：泥浆池和沉淀池因地制宜，合理布置相邻几个桩基共用一套泥浆循环系统，泥浆采用黏土造浆，充分拌制均匀备用，对沉碴和灌注时溢出的泥浆，采取随清随运；

步骤5、钻机就位安装：钻机就位前，检查场地布置和钻机坐落处的平整和加固，钻机安装就位后，底座和顶端应平稳，不得产生位移和沉陷，对较软土质，采用袋装砂砾土填平，上铺双层枕木的方法进行加固，顶部的起吊滑轮缘、冲锤中心和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差小于或等于20mm，确保钻孔桩垂直度误差≤1％；

步骤6、钻孔作业：钻机开钻前，应根据掌握的超前钻钻孔位置，确定溶洞的位置、顶、底标高和填充物性质，备足所需片石、塑料编织袋装黏土、袋装水泥；检查使用机具、设备是否状态良好，以及水、电管路是否畅通，还要保障钻孔过程中穿越溶洞期间泥浆的及时补充；

钻孔过程中根据不同土层的不同土质与设计数据作对比，选择适当的钻孔参数；当开始钻孔时采取低锤快打方式，使孔口孔壁逐渐挤压密实，冲孔过程中升降冲锤的速度缓慢，起锤时稳定；当钻孔进入岩层后，根据冲孔进尺和冲绳的振动情况，结合孔桩超前钻资料，判断孔底位置，在孔底进入溶洞顶标高以上1m～1.5m 时，换成0.5m～1m小冲程，采取低锤轻砸方式，逐渐将洞顶击穿；

步骤7、钻孔充填：洞顶击穿后，在保证孔内水头高度的同时及时提钻，然后将片石、袋装黏土按1:2的比例抛入进行溶洞充填，填充高度为溶洞顶标高以上2m～3m，配合低锤慢打的方式回填溶洞内桩壁四周，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板；以稳定进尺低锤慢打到溶洞底板后，提钻，按3:1的比例回填片石和袋装水泥，填充高度为溶洞顶标高以上2m，并加大冲程到2m～2.5m，采用高锤重击方式，将水泥、片石组成的复合填料挤入溶洞内，在不断的填入复合填料时要继续结合高锤重击方式来紧密复合填料，如此反复，直至以正常稳定进尺钻进到溶洞底板，另外，以正常稳定进尺高锤重击钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待充填物到设计指定强度后再转入正常钻进；

步骤8、清孔：清孔时保持孔内泥浆面高出地下水位1.5m～2.0m，检查泥浆的比重，并检查桩孔的孔径孔深和垂直度，以及测试孔底沉渣的厚度；

步骤9、钢筋笼的制作和安装：钢筋笼由顶到底分段制作，制作好后由吊机提入孔内，吊机吊起钢筋笼后，检查钢筋笼的垂直度和外型轮廓，平稳垂直放入孔内，入孔后牢固定位，设置防浮钢管支撑，并与护筒联结；

步骤10、水下混凝土灌注：在水下混凝土灌筑过程中，每根桩做砼抗压试件，并经常检测其坍落度，使之符合规范要求，灌注前先安装导管，放入孔内，导管下口离孔底25～40cm，上口与储料斗相连，导管安装好后，探测孔底沉渣厚度，根据沉渣厚度进行再次清孔处理，

灌注时，首批混凝土的灌注使导管埋入深度不小于1m，在灌注过程中要经常探测孔内混凝土的标高，及时拆除导管并调整埋管深度，埋管深度为2～6m，根据混凝土灌注的高度与钢筋笼之间的距离来调整导管的埋入深度和灌注速度，水下混凝土灌筑完并在水下混凝土强度达到2.5MP后，方可拆除护筒；

步骤11、桩头凿除：凿除桩头至少80cm；

步骤12、桩基的检测：桩基达到80％的设计强度后，对桩进行无损伤检测。

2.根据权利要求1所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：所述护筒采用厚度为10mm的钢板制作，护筒的内径比桩径大200mm～400mm。

3.根据权利要求1所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：造浆用的黏土塑性指数应大于15，小于0.05mm的粘粒含量大于50％，制备的泥浆满足下述要求：

黏土、岩层为1.0～1.25，软土、砂层为1.2～1.6；

粘度：黏土、岩层为16～22s，软土、砂层为19～28s；

含砂率：小于4％；

胶体率：不小于95％；

PH值：大于6.5。

4.根据权利要求1所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：在钻孔作业钻进到溶洞底板后，先停止冲孔24小时待填充物达到规定强度后再转入正常钻进作业的这个过程期间，保持正常泥浆循环，保持泥浆水头高度，并在正常钻进前逐步将泥浆性能指标调整到正常范围，在遇到故障停止钻进时在孔口加盖防护，且把钻机的砖头提出孔道；在钻机过程中随时补充损耗和漏失的泥浆，保证钻孔中的泥浆浓度，且高出低下水位至少1.0m；当钻孔距离设计标高1.0m时，注意控制钻进速度和深度并核实地质资料，判定是否进入要求的持力层；当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径和孔形等进行检查，确认满足设计要求后，进行下步工序。

5.根据权利要求1或4所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：钻孔的误差为，平面位置：任何方向在50mm内；

倾斜度：1/100的桩长；

沉淀厚度：小于端承桩高度5cm。

6.根据权利要求1所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：所述钢筋笼采用2m一道加强箍加强的结构设计，钢筋笼在入孔前，在骨架外侧焊接保护层钢筋。

7.根据权利要求1所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：所述钻孔桩水下混凝土灌筑时在设计桩顶上多灌筑1.0m，其成桩质量严格按照下表进行质量检查，

钻孔桩成桩质量检查表

。

8.根据权利要求1或7所述的一种穿越全填充型溶洞的桩基施工方法，其特在于：所述水下混凝土材料的粗骨料选用卵石或者碎石，采用碎石材料时增加含砂率，其碎石粒径小于或等于35mm，细骨料采用中粗砂，水泥采用42.5粉煤灰水泥，水灰比为0.5～0.6，坍落度为18cm～22cm。